杜仲雌花芽2个发育时期转录组分析

杜仲(Eucommia ulmoides)的果实是提取杜仲胶和杜仲籽油的重要原材料,在工业、医疗、食品等领域开发前景广阔。为了揭示雌蕊原基发育相关基因的表达情况,本研究以杜仲果用良种‘华仲6号’(Huazhong No.6)为材料,利用lllumina Hiseq X-10高通量测序平台,分别对花序原基分化期和雌蕊原基分化期的花芽进行转录组测序,通过生物信息学对2个发育时期的雌花芽转录组进行比较分析,筛选出与杜仲雌蕊原基发育相关的差异基因。结果显示,转录组测序共获得68.11 Gb数据,各样品的Clean reads与杜仲基因组进行序列比对,比对效率为91.59%~92.05%,同时2个发育时期共筛选出485个差异表达基因,其中219个差异基因在雌蕊原基分化期表达上调,266个表达下调。差异基因GO富集结果表明,花的发育、光周期现象、激素生物合成以及蛋白结合转录因子活性等相关的生物途径被富集。KEGG富集结果表明淀粉和蔗糖代谢、碳代谢、昼夜节律和植物激素信号转导等代谢通路被富集。结果表明光周期途径是诱导杜仲成花的重要途径,且雌蕊原基发育受碳水化合物、植物激素和其他代谢物质调控。本研究为杜仲花器官发育调控基因的挖掘提供了基础数据,也为果用杜仲的分子育种提供了参考。     

我国杜仲遗传改良的现状与途径

杜仲(Eucommia ulmoides Oliv)为我国特有的名贵经济树种,随着其经济价值的迅速提高和利用范围的不断扩大,国际国内对杜仲的需求量猛增,全国杜仲生产出现了前所未有的发展势头。老产区在快速扩大栽植面积,尤其在不少新产区群众发展积极性更高,杜仲作为一个特殊的产业近年来已引起国务院和有关部委的重视,全国杜仲栽培面积已突破20×10~4hm~2,并且多种栽培模式相继出现,给杜仲生产注入了新的活力,杜仲在突破了传统药用的基础上,已在保健饮料、食品、杜仲胶、动物饲料等方面开阔了广泛的应用领域。杜仲在城市园林绿化、农田林网中的作用也日益得到重视,多部门的各种需求给杜仲的发展带来了良好的机遇,同时也对杜仲的栽培带来了更高的要求,企业要求提高含胶量,药效成分含量来提高产品质量,降低生产成本;农民也希望能生产出高产优质的原料来提高经济效益,城市园林绿化需要树干通直、树形优美的杜仲,农田林网更需要抗风沙,速生的杜仲。而仅采用营林技术无法从根本上解决问题,所以必须通过遗传改良的途径来提高生产力,寻找可利用的优良变异,为人们的各种需要更好地服务。     

杜仲果实内杜仲胶形成积累规律的研究

采用选择典型样株和随机取样的方法对杜仲果实含胶率的年变化及逐年变化特点和规律进行了研究。结果表明,杜仲果实内含胶特性的年变化特点可以划分为两个阶段：在果实基本停止生长以前,果皮和果实含胶率变化与果实的生长发育密切相关,果皮和果实含皎率随着果实的生长而迅速提高;在果实基本停止生长以后,含胶率提高缓慢。不同树龄杜仲果皮和果实的含胶率比较稳定。采用高接换雌建园和嫁接苗建园两种方式建立杜仲高产皎果园都具有十分明显的增产效果。     

杜仲果实含胶特性的个体变异规律

采用选择典型样株和随机取样的方法,对杜仲果实含胶特性的个体变异规律及其与若干宏观性状的相关性进行了系统研究。结果表明,无性系间的果长、果宽、果厚、果形指数、果实千粒质量、果皮含胶率、果实含胶率和单果含胶量都存在极显著差异。在供试的35个无性系中,果皮含胶率极显著高于对照的有14个无性系,果实含胶率极显著高于对照的有15个无性系;无性系果实含胶率和果皮含胶率与果实主要形态性状的相关性均未达到显著水平,而单果含胶量则与果长、果宽、果厚、果实千粒质量的相关性均达到了极显著水平,与果皮含胶率和果实含胶率的相关性也达到了极显著水平。     

杜仲叶内杜仲胶的形成积累规律

通过对杜仲叶内杜仲胶形成与积累的动态进行全面系统的研究,探索杜仲叶含胶性状年变化和逐年变化的特点和规律以及不同着生部位叶片含胶率随叶龄变化的规律.结果表明:在一年的不同季节中,叶片含胶率差异很大,春季展叶时,叶片含胶率最低,6月下旬达到最大值,着生在枝条不同部位的叶片虽然展叶时间不同,但是叶片含胶率都是在展叶时最低,在叶龄50~65 d时,含胶率几乎都达到最大值,杜仲叶片含胶率与叶龄的相关性达到了极显著水平;杜仲叶片含胶率随着树龄的增大含胶率总体呈提高的趋势并逐步趋于稳定.     

杜仲丛林速生丰产栽培技术研究

针对杜仲生产中存在的问题,进行了速生丰产栽培技术研究。研究结果:细致整地,施足基肥;选用壮苗,保证栽植质量;加强肥、水管理;合理密植;合理修剪;主干刻伤;确定适宜砍伐期;选择适宜采皮方式;选留适当萌条;合理间作等是促进杜仲丛林速生丰产的重要栽培技术措施。4年生试验林,每丛5株,平均亩产干皮127.65Kg、把柄材471根、杜仲叶528Kg、间作收入501元,每亩总收入达4610元。     

我国扁桃产业的发展趋势

分析预测了我国扁桃生产、科研的发展趋势,提出:扁桃优良品种选育、品种区域化是扁桃生产健康发展的保证;扁桃种质资源的收集评价、分子遗传学研究的不断深入、高效栽培关键技术的突破是扁桃科研的重点;以扁桃仁用为主到扁桃油用为主、扁桃活性物质的提取分离、次生物质高效利用的过渡是整个扁桃产业发展的原动力与必然。     

杜仲高产胶无性系遗传参数估计与改良效果分析

以杜仲35个无性系为研究材料,以5 a的性状测定数据为基础,对杜仲无性系叶片性状、树皮性状、果实性状、产量进行了遗传参数估计和改良效果分析.结果表明:叶片性状、树皮性状、果实性状、产量性状的重复力均较高,为0.54～0.97.表型变异系数叶片性状和树皮性状的较低,而果实性状和产量性状的相对较高.分别根据叶片含胶率、树皮含胶率、果实含胶率和产量筛选出了4个高产胶无性系,其遗传改良效果分析结果表明,叶片含胶率、树皮含胶率、果实含胶率和产量的遗传增益分别为21.10%、54.95%、12.17%和55.22%.说明这些性状的遗传改良效果均较好,所筛选出来的无性系可以大大提高产胶量和果实产量,该研究为杜仲高产胶优良无性系的进一步栽培和推广提供了重要的理论依据.     

杜仲高产胶优良无性系的选育

以杜仲果实为研究对象,采用随机区组设计,对杜仲无性系成枝力、单枝结果数、果实含胶率和单株产果量等进行了系统分析.结果表明:不同无性系每年的单枝结果数的差异显著性都达到了极显著水平;连续2年单枝结果数及其变幅比较结果,9503、9516、9501、9532、9505、9526等无性系具有比较稳定的结果性能;不同无性系间历年单株产果量存在极显著差异;对不同无性系单株历年产果量、历年总产果量以及结果稳定性等进行综合比较,9503、9516、9532、9526等4个无性系为高产胶优良无性系.在进行杜仲高产胶优良无性系选择时,可以将连续2年单枝结果数和单株产果量的平均值作为选择指标;利用3~4年单枝结果数和单株产果量的平均值作为高产胶优良无性系早期选择的标准.